本文關鍵詞： 公路隧道 鉆爆法施工 微震監(jiān)測系統(tǒng) 圍巖微震特性　出處：《成都理工大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著我國對高速公路建設的大量投入,公路隧道的修建數(shù)量越來越多,特別是在西部地區(qū)得到了前所未有的迅速發(fā)展。在公路隧道開挖過程中,圍巖應力場逐步調整產(chǎn)生應力分異和應力集中現(xiàn)象,導致圍巖發(fā)生變形并出現(xiàn)許多巖石破裂問題,并在一定條件下,導致隧道圍巖失穩(wěn)破壞。因此,對隧道圍巖進行穩(wěn)定性分析具有十分重要的意義。微震監(jiān)測系統(tǒng)作為一種有效三維空間巖體破裂事件定位與災變預警的技術得到了迅速的發(fā)展,并在地下工程建設中得到了廣泛的應用。微震監(jiān)測技術可以通過對接受波形分析震源破壞事件的時間、位置和震級(也稱“時空強”三要素),為圍巖穩(wěn)定性研究提供技術支撐,同時也可以監(jiān)測到震級更小的巖石微破裂事件。本文以在建四川省道303線紫荊隧道為研究的依托工程,建立了一套基于鉆爆法施工的公路隧道微震監(jiān)測系統(tǒng),并對影響系統(tǒng)性能的各種參數(shù)進行測試和優(yōu)化,本次監(jiān)測段為K13+670~K13+770。通過應用已構建的微震監(jiān)測系統(tǒng),采集并分析紫荊隧道動態(tài)開挖過程中的巖石破裂事件,結合圍巖體結構特征的調查與素描,對隧道圍巖開挖穩(wěn)定性進行綜合的分析與判定。通過研究獲得以下認識和結論:(1)結合現(xiàn)場地質條件調查、地應力測試、圍巖級別調查和相關資料的收集,對省道303線紫荊隧道進行工程地質評價。地應力測試結果是最大主應力為29.2MPa,中間主應力為16.5MPa,最小主應力為14.6MPa。最大主應力σ1方向為135°,隧道軸線方向約為231°,該點最大主應力方向與隧道軸線的夾角為84°,呈大角度相交,地應力方向對隧道圍巖穩(wěn)定性不利。同時,該地應力測點的三向主應力傾角分別為03°、87°和0°。由此說明,最大主應力方向以水平向為主,主平面略微傾斜。(2)構建了四川省道303線紫荊隧道微震監(jiān)測系統(tǒng),初步實現(xiàn)對該隧道24小時實時監(jiān)測和分析。通過對省道303線紫荊隧道地質、物探和施工資料的深入分析和研究,在滿足微震事件定位精度以及靈敏度要求下,選擇了單軸加速度傳感器,并對傳感器布置方案進行了優(yōu)化,最終布置方案是選擇6個單軸加速度傳感器布置于3個斷面上,每個斷面2個布置傳感器,第一個斷面距離掌子面距離和斷面間相互距離均為30m。同時,為了防止二襯施工機械距離掌子面太近,影響傳感器之間的安裝距離,選取了另外一種傳感器布置方案作為備用。備用方案布置兩個斷面,每個斷面布置4個傳感器,且第一個斷面距離掌子面距離和斷面間相互距離均為35m。(3)根據(jù)紫荊隧道鉆爆法施工的工程特點,對影響微震監(jiān)測系統(tǒng)性能的參數(shù)進行調試和設定。通過人工定點爆破的試驗方法確定了紫荊隧道等效整體波速模型,得到P波波速為3900m/s時,微震監(jiān)測系統(tǒng)定位誤差達到最小誤差18.45m;通過對比分析,選取提取頻率濾波(Extract frequency filtering)和巴特沃斯濾波(Butterworth filtering)兩種濾波器作為降噪措施,其定位絕對誤差較小,分別為31.7m和30.2m;同時,P波到時拾取方法選擇Moving window with noise rejection,該種拾取方法能在一定程度上消除噪音影響,定位誤差降低至21.9m。綜合以上各種參數(shù)的測試與優(yōu)化,通過爆破試驗確定了監(jiān)測范圍內(nèi)微震事件震源定位誤差,其中水平方向(X和Y方向)定位誤差分別小于9m和10m,垂直方向(Z方向)定位誤差小于13m,絕對空間距離誤差小于15m。(4)總結了前人對深埋隧道不同時效、不同機制和不同開挖方式下產(chǎn)生的不同巖爆類型微震信息特征的研究,為本條隧道后續(xù)微震監(jiān)測工作及微震信息分析提供參考。在對紫荊隧道所接受的不同震動信號的分析研究中,結合現(xiàn)場勘查、施工環(huán)境信息,綜合運用時-頻分析技術研究各種震動波形幅頻特征的方法,通過觀察和研究,將省道303線紫荊隧道在施工過程中所監(jiān)測到的事件分為3大類:開挖爆破、巖體破裂活動、機械振動和噪音事件。(5)通過分析微震監(jiān)測數(shù)據(jù)的事件密度和密度云圖,發(fā)現(xiàn)隨著時間的變化,在掌子面附近由于應力重分布,造成了微破裂事件頻發(fā),事件密度增大,在隧道拱頂有石塊掉落現(xiàn)象產(chǎn)生,特別是在開挖爆破之后的半小時到幾小時時間段內(nèi)。同時,由微震事件隨時間產(chǎn)生的效果圖可以看出,微破裂事件的產(chǎn)生主要分布于隧道走向的上方和下方,在隧道兩側只有少量微破裂事件產(chǎn)生。(6)將監(jiān)測段K13+670~K13+770根據(jù)圍巖情況分成3段,Ⅰ段為K13+670~K13+705,Ⅱ段為K13+705~K13+740,Ⅲ段為K13+740~K13+770,分別對每段的微震數(shù)據(jù)與圍巖特征關系進行了分析和總結。結果分析表明,監(jiān)測段圍巖雖然有微震產(chǎn)生,但是圍巖沒有明顯的宏觀破裂,說明該段圍巖的微震是開挖后圍巖應力正常調整的結果,對圍巖宏觀穩(wěn)定沒有明顯影響,圍巖整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。此外,在Ⅲ級圍巖中,微震信息也能反映出圍巖宏觀地質特征的差異:一般而言,微震有效事件較少、事件釋放能較小和事件密集程度小,代表該段圍巖節(jié)理、裂隙較發(fā)育,巖體較破碎,呈裂隙塊狀~碎裂狀結構,同時,可能有輝綠巖脈發(fā)育和地下水出露;如果微震有效事件較多,密集程度較高,且部分事件釋放能較大,代表該段隧道開挖后應力調整較強烈,巖體完整性較好,呈塊狀-鑲嵌結構,無地下水出露。
[Abstract]:In this paper , it is very important to study the stability of the tunnel surrounding rock by analyzing the time , position and magnitude of the seismic source destruction events in Sichuan Province . The results show that the maximum principal stress 蟽1 direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is about 231 擄 , the maximum principal stress direction is the horizontal direction , and the main plane is slightly inclined . ( 2 ) The micro - seismic monitoring system of Zijing tunnel of 303 line in Sichuan Province is constructed . The monitoring and analysis of the tunnel ' s 24 - hour real - time monitoring is carried out . By means of comparison and analysis , six single - axis acceleration sensors are selected as a stand - by . ( 4 ) In this paper , the characteristics of seismic information of different types of rock burst caused by different aging , different mechanism and different excavation methods of deep - buried tunnel are summarized . ( 6 ) The monitoring sections K13 + 670 ~ K13 + 770 are divided into three sections according to the surrounding rock . The section I is K13 + 670 ~ K13 + 705 , and the section II is K13 + 705 ~ K13 + 740 , and the 鈪，

本文編號：1490648